青藏高原广布冻土，土壤冻融过程是最重要的陆面特征之一。在气候变暖的背景下，土壤冻融过程发生显著变化并引起土壤理化性质的改变，从而影响植被的物候和光合作用以及总初级生产力。因此，定量评估土壤冻融过程对青藏高原总初级生产力的影响对更好地理解高原的碳循环过程具有重要意义。

中国科学院大气物理研究所联培硕士生彭情、贾炳浩研究员、王龙欢博士和成都信息工程大学赖欣副教授、黄奇峰硕士，基于陆面过程模型模拟揭示了土壤冻融过程的演变特征，并定量评估了土壤暖湿化在不同时间尺度以及海拔高度对青藏高原总初级生产力的影响。结果表明在1979-2020年间，土壤温度和湿度分别以约0.04℃/年、2.4x10^-4(mm³ mm^-3)/年的速度增加，从而导致土壤冻结开始、冻结结束时间分别以约0.16天/年、0.28天/年的速度推迟和提前，总初级生产力以约5.36(g C m^-2 a^-1)/年的速度增加。土壤温度占据影响总初级生产力的主导地位，特别是春季和秋季。随着海拔的升高，土壤温湿度对总初级生产力的贡献增强。该研究对于增强青藏高原生态系统碳循环及其驱动机制的理解具有重要意义，也有助于进一步加强冻土区生态系统碳循环研究。

上述研究成果发表于《Environmental Research Letters》和《Atmospheric Science Letters》期刊，研究得到国家自然科学基金项目(42322502，42075081和42205176)、中国科学院青年创新促进会(2021073)、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划项目(YSBR-086)、中国博士后科学基金(2022M723095)、以及国家重大科技基础设施项目“地球系统数值模拟装置”的联合资助。

论文信息：

Qing Peng, Binghao Jia*, Xin Lai*, Longhuan Wang, Qifeng Huang, 2024: Increasing gross primary productivity under soil warming and wetting on the Tibetan Plateau. Environmental Research Letters, 19, 024021. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ad1d4f 

Qing Peng, Binghao Jia*, Xin Lai, Longhuan Wang, Qifeng Huang, 2023: Characteristics of near-surface soil freeze-thaw status using high resolution CLM5.0 simulations on the Tibetan Plateau. Atmospheric Science Letters, 24(8), e1168. https://doi.org/10.1002/asl.1168 

图1 青藏高原土壤温度(ST)、土壤湿度(SM)在年尺度和不同季节对总初级生产力(GPP)的相对贡献